CS计算机代考程序代写 ER 2021/7/14 Probeklausur (Seite 2 von 22)

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

Frage 2
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 4,00

UNIX-Systemaufrufe
Geben Sie die Ausgabe des folgenden C-Programms an.

Hinweis: Das Einbinden der Header-Dateien sowie ein Teil der Fehlerbehandlung wurden ausgelassen. Gehen Sie von einem

fehlerfreien Ablauf aus. Das Symbol ␣ steht für ein Leerzeichen.

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

Frage 3
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 2,00

Fehlerbehandlung
Wir nehmen nun an, dass unmittelbar nach Start des Programms (noch vor dem fork-Aufruf) die maximal erlaubte Prozesszahl des

ausführenden Nutzers auf 1 beschränkt wird. Es darf also nur ein einziger Prozess dieses Nutzers gleichzeitig existieren. Geben Sie

hier die Ausgabe an, die in diesem Szenario vom Programm ausgegeben wird.

Hinweis: Das Einbinden der Header-Dateien sowie ein Teil der Fehlerbehandlung wurden ausgelassen. Gehen Sie von einem

fehlerfreien Ablauf aus. Das Symbol ␣ steht für ein Leerzeichen.

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

Frage 4
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 3,00

UNIX Shell-Operatoren
Geben Sie die Auswirkungen der beiden Befehle “ls > wc” sowie “ls | wc” an und erläutern Sie anhand dessen den Unterschied

zwischen den Shell-Operatoren “>” und “|”.

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Frage 5
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 5,00

Prozess-Scheduling mit Round Robin
Ein Betriebssystem verwaltet drei zyklisch arbeitende Prozesse P1, P2 und P3. Jeder Prozess führt zunächst Berechnungen auf der

CPU aus. Sobald diese vollständig abgeschlossen sind, folgt ein E/A-Stoß, anschließend ist der Prozess wieder rechenbereit. Die

Prozesse treffen zum Zeitpunkt der in der Tabelle angegebenen Ankunftszeit ein. In der folgenden Tabelle sind die Zeitangaben für die

Ankunftszeit und Dauer von CPU- und E/A-Stößen jeweils in ms angegeben.

Prozess Ankunftszeit CPU-Zeit E/A-Zeit

P1 0 20 20

P2 10 40 20

P3 30 40 30

Zeichnen Sie in das folgende Gantt-Diagramm ein, wie die drei Prozesse P1, P2 und P3 abgearbeitet werden, wenn das Scheduling

nach der Round-Robin-Strategie mit einer Zeitscheibendauer von 30 ms vorgenommen wird. Die Prozessumschaltzeit kann

vernachlässigt werden. E/A-Vorgänge können parallel ausgeführt werden. Markieren Sie in dem folgenden Diagramm die

Prozesszustände entsprechend der Legende. Es genügt, die ersten 200ms anzugeben.

Hinweis: Die ersten zwei Zeiteinheiten sind bereits fertig ausgefüllt.

0 50 100 150 200
t[ms]

Legende

X Running — Ready O Blocked

P1 X X

P2 —

         

Backup-Tabellen

P1 X X

P2 —

P1 X X

P2 —

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Frage 6
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 3,00

Schedulingverfahren
Welchen wesentlichen Vorteil hat Virtual Round Robin gegenüber Round Robin? Nennen Sie zudem den wesentlichen Unterschied

zwischen Round Robin und Virtual Round Robin, der diesen Vorteil bewirkt.

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Frage 7
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 6,00

Synchronisation
Im Folgenden sind C-Programmausschnitte von zwei nebenläufigen Programmen A und B gegeben, die auf einem gemeinsamen

Speicher arbeiten. Die Funktion arbeite(int *,int *) verändert die referenzierten Parameter a, b und c und setzt dabei voraus, dass

diese während der Ausführung nicht von anderen Prozessen verändert werden (gegenseitiger Ausschluss). Die Mutex-Variablen mutex

a, mutex b und mutex c sind vorgeben um den Zugriff auf den gemeinsamen Speicher zu schützen. Mit lock(Mutex *) und unlock(Mutex

*) werden diese gesperrt bzw. wieder freigegeben.

/* gemeinsamer Speicher */

int a = 0, b = 0, c = 0;

Mutex mutex a;

Mutex mutex b;

Mutex mutex c;

Zeile:

/* Programm A */

lock(&mutex a);

lock(&mutex b);

arbeite(&a, &b);

unlock(&mutex b);

lock(&mutex c);

arbeite(&a, &c);

unlock(&mutex a);

unlock(&mutex c);

Zeile:

/* Programm B */

lock(&mutex c);

lock(&mutex a);

arbeite(&c, &a);

unlock(&mutex a);

unlock(&mutex c);

1) Verklemmungen (4 Punkte) Geben Sie einen konkreten Programmablauf der beiden Programme A und B an, bei dem es zu

zyklischem Warten (circular wait) kommt. Tragen Sie schrittweise in die folgenden Tabelle ein, welche Zeile (A1-A8, B1-B5)
abgearbeitet werden soll, bis es zur Verklemmung kommt.

Hinweis: Im ersten Schritt ist also entweder A1 oder B1 einzutragen. Die korrekte Lösung benötigt nicht alle Zellen der Tabelle.

2) Vorbeugung (2 Punkte) Beschreiben Sie, wie der obige Programmcode geändert werden muss, so dass es nicht zu zyklischem

Warten kommen kann. Sie können dabei Bezug auf die Zeilen (A1-A8, B1-B5) nehmen.

         

1) Verklemmungen (4 Punkte)

Backup-Tabelle:

2) Vorbeugung (2 Punkte)

Schritt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Zeile

Schritt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Zeile

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Frage 8
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 6,00

Erzeuger-/Verbraucher-Problem
In den folgenden C-Programmausschnitten ist ein Erzeuger-/Verbraucher-Problem gegeben, bei dem eine gemeinsame Queue queue

von zwei Prozessen genutzt werden soll. Vorgegeben ist, dass der Erzeuger-Prozess neue Elemente mit der Funktion produce erzeugt

und diese mit enqueue in die Queue einfügt. Der Verbraucher-Prozess nimmt Elemente mit dequeue aus der Queue und verbraucht diese

mit der Funktion consume. Außerdem ist vorgegeben, dass durch die Semaphore elements_ready der Verbraucher nur Elemente aus der

Queue entnimmt, wenn zuvor der Erzeuger Elemente eingefügt hat.

Damit es beim Zugriff auf die Queue nicht zu race conditions kommt, darf immer nur ein Prozess zur gleichen Zeit auf die Queue

zugreifen, was mit der Semaphore mutex realisiert werden soll. Die Queue soll außerdem maximal 100 Elemente gleichzeitig

aufnehmen, was mit der Semaphore max_elements realisiert werden soll. Sorgen Sie nur durch die entsprechende Initialisierung der

Semaphoren mutex und max_elements und durch Einfügen der Semaphor-Operationen p(&mutex), p(&max elements), v(&mutex) und v(&max

elements) innerhalb des Codes dafür, dass die Erzeuger- und Verbraucher-Prozesse entsprechend der oberen Beschreibung

synchronisiert werden.

         

/* gemeinsamer Speicher */

Semaphore mutex = ;

Semaphore max_elements = ;

Semaphore elements_ready = 0;

struct list *queue;

/* Erzeuger */

Element *e = produce();

enqueue(queue, e);

v(&elements_ready); // Signal

/* Verbraucher */

Element *e;

p(&elements_ready);// Signal

e = dequeue(queue);

consume(e);

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Rui Yan
高亮

Rui Yan
高亮

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Frage 9
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 3,00

Verklemmungen
Erklären Sie kurz den Unterschied zwischen einem Deadlock und einem Livelock. Weshalb sind Deadlocks das “geringere Übel”?

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Frage 10
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Mit virtuellem Speicher wird der Anwendung mehr Speicher als physikalisch verfügbar vorgetäuscht.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 11
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Virtueller Speicher erlaubt dem Betriebssystem nicht benötigte Speicherbereiche auszulagern.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 12
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Das dirty bit in der Seitenkacheltabelle gibt an, ob eine Seite gelesen wurde.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 13
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Ein größerer Hauptspeicher unter Verwendung der FIFO-Ersetzungsstrategie führt immer zu weniger Aus-/Einlagerungen.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 14
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Seitenadressierung benötigt keine Kompaktifizierung.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 15
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 0,50

Speicherverwaltung
Ist die folgende Aussage wahr oder falsch?

Hinweis: Eine falsche Antwort führt nicht zu Punktabzug.

Seitenadressierung erzeugt externen Verschnitt.

Bitte wählen Sie eine Antwort:

Wahr

Falsch

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Frage 16
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 4,00

Speichersegmentierung
Geben Sie für die Speicheranfragen (logische Adressen) 0x10C0 FFEE und 0x0242 4710 die physikalische Adresse unter Anwendung des

Speichersegmentierungsverfahrens an. Die höchstwertigen 8 Bit der logischen Adresse geben die Position innerhalb der

Segmenttabelle an. Löst eine Speicheranfrage eine Zugriffsverletzung aus, so machen Sie dies bitte kenntlich.

Segmenttabelle:

Startadresse Länge

00 0010 0000 00 000F

01 B542 0000 01 0000

02 0815 0000 50 0000

03 8080 0000 00 FFFF

…

10 4310 0000 00 FFFF

16 16 16

         

logische Adresse: 0x10C0 FFEE

→ physikalische Adresse:

logische Adresse: 0x0242 4710

→ physikalische Adresse:

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Frage 17
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Erreichbare Punkte: 4,00

Seitenflattern
Was passiert beim Seitenflattern (Thrashing) im Betriebssystem? Nennen Sie einen Lösungsansatz für dieses Problem und
beschreiben Sie ihn stichpunktartig.

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Frage 18
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 2,00

Platzierungsstrategien
Die folgenden Tabellen zeigen die Belegung eines Speichers der Größe 32 MiB. In der ersten Tabelle sind beispielsweise zum Zeitpunkt

t=1 8 MiB von Prozess A belegt. Tragen Sie in die Zeile für t=2 die Speicherbelegung nach der Ausführung der jeweiligen Operation ein.
Wenden Sie hierbei das Buddy-Verfahren an.

Hinweis: Falls eine Belegung nicht erfüllt werden kann, kennzeichnen Sie die betreffende Tabelle deutlich.

Wichtig: Beachten Sie, dass ein Feld in den Tabellen zwei MiB entspricht!

1) Prozess P belegt 6 MiB

t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

1 A A A A C D D E

2) Prozess P belegt 9 MiB

t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

1 A A E E

         

1) Prozess P belegt 6 MiB

Weitere Anmerkungen:

2) Prozess P belegt 9 MiB

Weitere Anmerkungen:

t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

1 A A A A C D D E

t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

1 A A E E

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Frage 19
Bisher nicht beantwortet

Erreichbare Punkte: 4,00

E/A-Scheduling
Gegeben sei ein Plattenspeicher mit 16 Spuren. Der E/A-Scheduler bekommt immer wieder Aufträge für eine bestimmte Spur. Die

Leseaufträge in L sind dem E/A-Scheduler bereits bekannt. Nach einem bearbeiteten Auftrag erhält er die Aufträge in L . Nach vier
weiteren (d.h. nach insgesamt fünf) bearbeiteten Aufträgen erhält er die Aufträge in L . Zu Beginn befindet sich der Schreib-/Lesekopf
über Spur 0.

L = {3, 7, 9, 15}

L = {2, 13}

L = {0, 7, 8, 12}

Tragen Sie in der Vorlage die Reihenfolge der gelesenen Spuren für einen E/A-Scheduler ein, der nach der Fahrstuhlstrategie (Elevator)

arbeitet.

0 1

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Frage 20
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Erreichbare Punkte: 3,00

Geräteklassen
Nennen Sie die aus der Vorlesung bekannten Geräteklassen von E/A-Geräten, und erläutern Sie kurz den Unterschied zwischen ihnen.

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Frage 21
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Erreichbare Punkte: 15,00

Programmieraufgabe execute
Implementieren Sie eine Funktion execute, die eine als Zeichenkette (Parameter line) vorliegendes Kommando mittels execvp() in

einem neuen Prozess ausführt.

Beispiel: command -argument1 -argument2 -argument3 target

Dazu soll die übergebene Zeile zunächst an Tabulatoren und Leerzeichen geteilt und so in Kommandoname und Argumente zerlegt

werden (analog zu dem Format von argv[]). Anschließend wird das Kommando mit seinen Argumenten in einem neu erzeugten Prozess

ausgeführt.

Ist eine Ausführung grundsätzlich nicht möglich soll -1 zurückgegeben werden. Beendet sich dieses Programm selbst, soll dessen

Exit-Status zurückgegeben werden, ansonsten wird -2 zurückgegeben.

Schnittstelle:

int execute(const char *line);

Rückgabewerte:

-1: bei der Bearbeitung trat ein Fehler auf

-2: das Kind lieferte keinen Exit-Status

Korrekte Beendigung: Exit-Status des ausgeführten Kommandos

Hinweise:

Einfache syntaktische Fehler (z.B. vergessene Strichpunkte) führen nicht zu Punktabzug, es geht um die sematische Umsetzung.

Verwenden Sie die Funktion strsep() zum Zerteilen der Zeichenkette. Beachten Sie zu deren Nutzung die man-Page.

Es ist nicht notwendig, die Funktionen malloc() und realloc() zu verwenden. Überlegen Sie stattdessen wie viele Einträge der zu

erzeugende Argumentenvektor im schlimmsten Fall aufweisen könnte.

Die Funktion soll keine Meldungen ausgeben, auch keine Fehlermeldungen.

Relevante Manual-Seiten:

execvp, wait, strsep

         

#include

/* Funktion execute */

http://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/de/man3/execvp.3.html
http://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/en/man2/wait.2.html
http://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/en/man3/strsep.3.html
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